III .2 Расчет узлов фермы

Промежуточный узел фермы из парных уголков.

Уголки и фасонка выполнены из стали С245 крепление производят полуавтоматической сваркой электродами Э42.

Проверка прочности стыка. Стык пояса смещен в панель с меньшим усилием, при этом величина смещения такова, что усилия в раскосах не влияют на работу стыка.

Горизонтальные полки уголков пояса (┐┌ 110х7) перекрываются в стыке двумя накладками, вертикальные – фасонкой.

Размеры накладок из стали С245 подбираем из условия их равнопрочности с горизонтальными полками (А_Н =11×0,7=7,7 см² ); принимаем b_H =16+3-4=15см, при t_H =0,6см получаем А_Н ^Факт =15×0,6=9см² .

Включаемое в расчет сечение фасонки определяем из условия его равнопрочности с вертикальными полками А^ф = 2×А_в.п. =2×11×0,7=15,4см² ; соответствующая высота включаемого в расчет сечения фасонки

Прочность стыка проверяется в предположении центрального его нагружения силой 1,2×N₁ (коэффициент 1,2 учитывает условность расчетной схемы стыка):

Прикрепление пояса к накладкам. Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой [N_H ]=А_Н ×R=7,7×24=185кН. Принимаем к_ш =0,4см; β_ш =0,9 (см. выше), тогда

Прикрепление пояса к фасонке слева от стыка. Швы «Б» прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчетным сечением фасонки [N_ф ]=А_ф ×R=15,4×24=370кН. Принимаем к_ш =0,4см; β_ш =0,9; тогда

Прикрепление пояса к фасонке справа от стыка. Сдвигающее усилие на 2 шва «В»:

Сдвигающее усилие на 2 шва «Г»:

При k_ш =0,6 и β_ш =0,9 включаем в расчет l_ш =85×β_ш ×k_ш =46см, тогда для более нагруженных швов «В»:

Укрупнительный сварной стык верхнего пояса фермы из парных уголков. Укрупнительный сварной стык нижнего пояса проектируется аналогично.

Проверка прочности стыка. Размеры горизонтальных накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми горизонтальными и вертикальными полками пояса (┐┌ 140х10):

Размеры накладок из стали С245 (А_Н =14×1,0=14 см² ); принимаем b_H =14+3=17см, при t_H =1,0см получаем А_Н ^Факт =17×1,0=17см² .

Включаемое в расчет сечение фасонки А^ф = 2×А_в.п. =2×14×1,0= =28см² ; соответствующая высота включаемого в расчет сечения фасонки

Прочность с площадью сечения (2×А^Н + А^Ф ) проверяем в предположении центрального нагружения силой N_ст =1,2×(N+N_p ×cosα), но не менее 1,2×N, если знаки усилий различны: N_ст =1,2×(867+32×cos46°)=1067кН.

Прикрепление пояса к накладкам. Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой [N_H ]=А_Н ×R=17×24=408кН. Принимаем к_ш =0,6см; β_ш =0,9; тогда

Принимаем длину швов: вдоль накладки – 30 см, по скосу накладки – 14см.

Прикрепление пояса к фасонке слева от стыка. Швы «Б» прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчетным сечением фасонки [N_ф ]=А_ф ×R=28×24=672кН. Принимаем к_ш =0,6см; β_ш =0,9; тогда

Стык фасонки. Высоту вертикальных накладок стыка принимаем .

Площадь сечения двух накладок должна быть не менее А_Ф , откуда , но не менее t_Ф /2=0,7см; принимаем как и для горизонтальных накладок.

Из условия прочности швов «Б» и фасонки ( в расчете на 1см длины шва) определяем:

,

что обеспечивается при к_ш =1,2см; β_ш =0,8. С учетом к_ш =1,2см окончательно принимаем толщину всех накладок в стыке t_H =1,2см.

Сопряжение стропильной фермы с колонной. Ферма и опорные фланцы – из стали С245; электроды – Э42. Опорная реакция от снеговой и постоянной нагрузок: Q=390кН; опорный момент M=-681 кН×см; соответствующий распор рамы N=-118кН. Прикрепление верхнего пояса к колонне.

Болты прикрепления. Принимаем болты нормальной точности из стали класса 5.6, R^Б _Р =21кН/см² . Из условия прочности болтов при растяжении: .

Принимаю 4 болта М24 с обще площадью .

Из условия размещения болтов b=12,0см, а=26,0см.

Толщина фланца.

Из условия прочности фланца при изгибе:

принимаем

Швы прикрепления рассчитываются как угловые швы на условный срез. Швы «А» и «Б» приведены в таблице швов элементов фермы.

Расчет шва «В»: при k_ш =0,8 и β_ш =0,9 требуемая длина шва:

см.

Прикрепление нижнего пояса к колонне.

Q=390кН; H=H_M +N=223+118=341кН.

Проверка опорного фланца на смятие:

Конструктивно принимаем t_Ф =2,5см и ширина фланца B_Ф =20см.

Давление передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Э42: R_уш ^св =18 кН/см ² , b_ш = 0,9 и b_с =1,0. Принимаем ширину ребер 260 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;

Толщину ребер находим из условия смятия:

;

Принимаем t_р =10мм;

Длину ребра l_р находим из расчета на срез швов его прикрепления.

Примем К_ш =4 мм. Тогда:

;

Принимаем l_р = 16см, при этом условие выполнено.

Проверяем стенку на срез вдоль ребра:

;

Так как условие не выполняется увеличиваем длину ребра до l_р = 20см, при этом

Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100х8 мм.

Прикрепление опорного раскоса и нижнего пояса к фасонке.

По длине швов принимаем размер фасонки h_ф =40см.

Прикрепление фасонки к опорному фланцу.

Эксцентриситет

Принимаем k_ш =0,8 и β_ш =0,9; l_ш ^расч =h_ф -1=39см.